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年度好文推荐 | 火神山医院快速建造技术

作者:叶建,余地华,孙克平,郭祖来

作者单位:中建三局集团有限公司工程总承包公司

基金项目:中建三局 2020 年度科技研发课题(CSCEC3B-2020-28):应急呼吸道传染病医院快速建造技术与总承包管理

全文刊登于《施工技术》2020年第12期

摘要

Abstract

武汉火神山医院具有建设规模大、设施全、工期紧等特点,须克服场地情况复杂、资源组织困难、拼装累计误差风险等建造难点,通过契合地形条件设计优化,使用复合土工膜防渗技术,优化集装箱、污水调蓄池基础,深化集装箱排布等快速建造技术,保工期、保质量地完成施工任务。

Part 01

工程概况

武汉火神山医院总建筑面积 3. 39 万 m 2 ,由病房楼、ICU 楼、医技楼及设备辅助用房组成,整体平面布局呈 L 形,采用鱼骨状布局方式,实现三区两通道设计。负压病房采用装配式建筑技术,最大限度实现模块化,运用集装箱式箱体活动板房和模块化拼接方式进行组装。每个集装箱模块高度集成化,采用 3m×6m 集装箱标准模块化设计,配件均在工厂加工完成,现场拼装即可。单个集装箱由预制板材及预制钢柱组成,预制板材为 3m×6m,钢柱为高 3m 的 L 形角钢,角钢和预制板材间通过螺栓连接,3 个集装箱板拼成 2 个病房单元,走廊采用与病房垂直的集装箱板。

Part 02

快速建造思路

本工程建设规模大、功能设施齐全,在严峻的疫情形势下建设工期异常紧张,必须保工期、保质量完成施工任务。本工程建筑设计为 1 ~ 2 层大平面布置,有 10余家参建单位,借鉴兵团作战思路,分片区包干,各区同时投入精干力量及充足甚至富余的资源,组织24h 不间断施工,歇人不歇作业面。基础结构施工、箱式房吊装、墙板安装、机电安装等关键工序施工间也要及时穿插,做到有工作面就有施工。

Part 03

制约快速建造难点

3. 1场地情况复杂

工程选址周边市政配套不完善,市政排污管网距场地远,无现成施工电源,均需重新配置临时发电设备。

场内有山坡、沟壑、泥塘等多种复杂地形,最大高差约 10m,需清理的杂物多,场地平整量大。

场内有多处房屋、管道和高压线,导致场地土方施工和场地平整存在间断,无法为后续工程提供完整工作面。

3. 2 资源组织困难

施工期间,供货停止、交通封闭,市外物资进入武汉困难,不能按照常规工程模式根据设计要求选购及订制材料设备。施工人员组织难度大,难以组成成建制的施工队伍。

3. 3拼装累计误差风险

由于集装箱材料供应存在标准尺寸误差,按建筑设计方案,2 个标准模块横向布置 +1 个标准模块竖向布置(走廊)的拼装形式,将出现拼装误差远大于标准模块间隙的情况,若缝宽处理不当会产生屋面漏渗隐患,同时影响室内后期装修及医疗设备安装。

Part 04

快速建造技术措施

工程整体工期短、相关参建方众多,特殊环境下施工组织难度巨大,为保障工程按期交付,工程决策指挥体系、资源组织、施工进程必须高效,最大限度消除过程衔接耗用及等待时间。针对以上难点,施工过程中采取以下技术措施,保证医院如期交付,实现快速建造。

4.1 契合地形条件设计优化(见图1)

a挡土墙优化位置

b附属配套设施调整

图1 契合地形条件设计优化

场地平整施工过程中,东西两侧场平标高相差2. 1m,为避免产生冗余土方工作量,采用双标高。整个医院设置 2 个标高,1 号病房楼区域 24. 350m,2 号病房楼区域为 22. 350m。高差处采用挡土墙,环形道路采用平缓放坡,大大减少土方挖填量。

根据第 1 版图纸,垃圾暂存间布置于 2 号病房楼右侧,施工过程中发现该处土层以淤泥为主,故与设计方进行沟通,将暂存间及焚烧炉、吸引站、氧气站等附属配套设施移至 2 号病房楼南侧土质相对稳定区域,同时避免占用施工道路。

ICU 楼与 2 号病房楼连接处采用错层设计,设置连廊,连通 ICU 楼 1 层与病房楼 2 层,同时由于东侧病房楼为双层结构,按传统要求需安装≥2 台医疗用大空间电梯,集装箱模块化结构形式与电梯安装预留的上下连通洞口相冲突,经与设计方沟通,将电梯优化为由 1 层延伸至 2 层的 2 个定型化钢坡道(见图 2),避免集装箱上下开洞、电梯设备安装等耗时工序。

图2 定型化钢坡道设计

通过建筑平移、道路调整、放坡支护、电梯替换为坡道等系列措施,充分保证总平面布局的合理性,降低施工难度,为后续工序的及时插入提供条件。

4. 2 基础形式优化

4. 2. 1 集装箱基础优化

火神山医院集装箱基础若采用常规混凝土条形基础,基槽开挖、钢筋绑扎和模板支设等工序多且施工时间长,无法满足工期要求。经与设计单位商定,采用浮桥设计概念,确定筏板+ 方钢条形基础形式,施工灵活、高效,方钢可根据集装箱排布进行灵活调整,化解拼装累计误差带来的尺寸偏差。地面与集装箱间形成架空空间,保证集装箱通风隔潮,为负压病房隔离换气、水管和电缆线综合布线提供作业空间,此优化方案极大提升建造效率。

采用钢筋混凝土筏板基础,地基承载力特征值取值 60kN/m2 ,筏板厚度大范围为 300mm,小范围为450mm,筏板底设置 100mm 厚级配砂石垫层,基础混凝土强度等级为 C35,钢筋 HRB400,采用双层双向通长布置。箱式房与钢筋混凝土基础间设置□300×300×12 架空,起防潮作用,且为后续水、暖、电专业的插入留下空间。基础形式优化如图 3 所示。

图3 基础形式优化

4. 2. 2 污水调蓄池基础优化

医院化粪池、消毒池原结构设计方案为筏板基础,根据工程经验,钢筋混凝土筏板施工流程需要的钢筋绑扎、混凝土泵车调配、混凝土浇筑及养护、混凝土硬化等工序所需时间>12h。实际开挖过程中,该处基底均为性质较好的中风化基岩,考虑设备使用荷载较小,故迅速提请结构设计单位根据地质情况调整基础方案,将筏板基础改为粗细砂调平形式,节约时间,同时满足污水调蓄池设计与使用要求。

4. 3 复合土工膜防渗技术

医院位于湖畔,周边分布武汉市职工疗养院及凯德知音湖畔等居民区,为避免医疗废弃物对土壤及周边环境的影响,基础需采取隔渗处理。相比普通黏土防水、卷材防水等工艺,HDPE 防渗膜具有较好的防腐、防潮、防渗漏性能,且拉伸强度高、施工速度快,可有效防止医疗污水和废弃物渗透到土壤。基础防渗层结构采用 2 层土工布和 1 层 HDPE防渗膜的形式,在平整过的地面上,先铺设 20cm 厚细砂,依次在细砂上铺设 1 层土工布 +1 层 HDPE 防渗膜+1 层土工布,然后再铺设 20cm 厚细砂,土工布为 600g/m 2 丙纶长丝,HDPE 防渗膜为 2. 0mm 厚双糙面防渗膜。

土工布与 HDPE 膜结合,不仅增大 HDPE 膜的抗拉强度和抗穿刺能力,还因土工布表面粗糙,增大接触面的摩擦系数,有利于复合土工膜及保护层的稳定。复合土工膜施工流程简单,对施工人员专业性要求低(见图4)。

图4 复合土工膜施工流程

4. 4 集装箱排布深化

根据市场集装箱供货量,集装箱种类多,存在标准和非标准尺寸,整体拼装难度大,采购集装箱尺寸与原建筑设计方案标准模数有偏差,同时现场建筑平面累计误差偏大:①标准模数误差 设计尺寸分别为 6 000,3 000mm,实际尺寸分别为6 055,2 990mm,平面误差分别为 55,-10mm;②建筑平面累计误差设计尺寸分别为 129 000,72 000mm,放样尺寸分别为 130 397,72 729mm,累计误差分别为1 397,729mm。

按原建筑设计方案平面功能集装箱布置原则,长、宽方向累计误差分别为 1 397,729mm。误差将导致原设计筏板边界不满足集装箱排布要求,影响现场施工方案选择。

现场通过预知此情况,按采购集装箱实际尺寸1∶1比例进行深化设计,重新排布,根据深化设计的平面布置图重新设计筏板边界线位置,绘制筏板偏差位置误差图,指导现场筏板后续增补施工。

Part 05

结语

火神山医院场地条件错综复杂,资源供给极度紧缺,预制化拼装施工等带来不可避免的误差问题,项目通过优化场地平整布置和基础形式,减少不必要的土方开挖,简化基础施工工序,有效节约作业时间。本着“有什么,用什么”的原则,选择常用且能快速组织的建筑材料与设备,保障材料设备资源快速组织到位,为作业人员提供便利的施工条件。提前深化排布与系统误差等技术问题,提出可行性方案与解决措施。以上技术措施解决了火神山医院施工过程中的阻碍,最终实现如期交付。应急传染病医院工期极其紧张是一大特点,而快速建造可能会影响工程质量。进度与质量的平衡应按功能、安全性要求分情况考虑,重要使用功能或涉及重大安全隐患的内容必须确保质量;不影响主要使用功能且无安全隐患的内容,在无法达到工期要求时,可适当放宽要求,但必须达到合格标准。医院具有极高的安全风险,因此质量管理必须严格,不得牺牲质量保证工程进度,否则将产生严重后果,也会增加维修难度及成本,需做好进度与质量管理的平衡。

(参考文献略)

点击链接下载全文:

火神山医院快速建造技术

叶建,余地华,孙克平,等.火神山医院快速建造技术[J].施工技术,2020,49(12):71-73+79.

延伸阅读:

1.火神山医院建设对我国应急抢建工程的启示与建议

2.火神山医院装配式钢结构快速建造技术

3.火神山医院负压病房施工技术

4.火神山医院施工策划与计划管理实践

今日责编:李雅丽

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